Збагачення техногенної фосфорвміщуючої сировини як джерела отримання мінеральних добрив

Тетяна Олійник Людмила Скляр
Отримано 06.02.2025, Доопрацьовано 07.05.2025, Прийнято 30.06.2025
Анотація

Актуальність досліджень пов’язана з невирішеними питаннями зростання вартості сировини, геополітичної нестабільності та складності переробки фосфоритових руд із високим вмістом домішок, що обумовлює необхідність пошуку ефективних підходів до збагачення та переробки низькосортної сировини й відходів як альтернативних джерел фосфору. Мета дослідження – розробка технології збагачення техногенної фосфоровмісної сировини для одержання фосфоритового концентрату, придатного для виробництва добрив. При виконанні досліджень використано мінералогічний, хімічний, гранулометричний та седиментаційний аналізи складу сировини. При виконанні лабораторних експериментів використані подрібнення, флотація та магнітна сепарація. Досліджено властивості реагентів для розробки флотаційної технології збагачення фосфорвмісної сировини. У роботі досліджено можливості збагачення техногенної фосфоровмісної сировини, отриманої в результаті переробки фосфоритової руди. Запропоновано дві лабораторно апробовані технологічні схеми – магнітно-флотаційну та флотаційно-магнітну, що забезпечують одержання товарного фосфоритового концентрату з масовою часткою P2O5 від 18,7 до 21,5 % при вилученні фосфору 69,5-93 %. Уперше встановлено необхідність урахування енергії поверхневого натягу на межі розділення трьох фаз під час флотації, що дозволило обґрунтувати доцільність застосування аніонного збирача – талактаму – для ефективного розділення франколіту та кварцу. Проведення магнітної сепарації як до, так і після флотації сприяло підвищенню вмісту франколіту та зменшенню вмісту глауконіту і залізовмісних мінералів. Встановлено, що попередня класифікація сировини за граничною крупністю 0,16 мм дозволяє зменшити утворення шламів при дезінтеграції. Отримані глауконітові продукти можуть бути потенційно використані для виробництва калійних добрив та зелених пігментів, однак це потребує подальших досліджень. Практична значимість роботи полягає в тому, що впровадження у виробництво розробленої технології збагачення техногенної фосфоритової сировини дозволило отримати фосфатний концентрат в кількості 23,18 %, який придатний для виготовлення мінерального добрива – фосфатного борошна III-го сорту, та глауконітовий продукт в кількості 50,71 %, що використовується як ентеросорбент та джерело мікроелементів у складі комбікормів

Ключові слова:
фосфор; франколіт; глауконіт; магнітна сепарація; флотація

Взято з Том 59, № 1, 2025

Сторінки 42–54

Використані джерела ЦИТУВАТИ
  1. Abbes, N., Bilal, E., Hermann, L., Steiner, G., & Haneklaus, N. (2020). Thermal beneficiation of Sra Ouertane (Tunisia) low-grade phosphate rock. Minerals, 10, article number 937. doi: 10.3390/min10110937.
  2. Amar, H., Benzazoua, M., Elghali, A., Hakkou, R., & Taha, Y. (2022). Waste rock reprocessing to enhance the sustainability of phosphate reserves: A critical review. Journal of Cleaner Production, 381(1), article number 135151. doi: 10.1016/j.jclepro.2022.135151.
  3. Banerjee, S. (2024). Research note: Phosphate ore grades and concentrates from igneous and sedimentary phosphate rocks and their associated mining operations. Kingston: Queen’s University.
  4. Biletsky, V.S., Oliynyk, T.A., Smirnov, V.O., & Skliar, L.V. (2020). Fundamentals of mineral enrichment techniques and technologies. Kyiv: Lira-K Publishing House.
  5. Dabbebi, R., Perumal, P., & Mukanna, S. (2023). Management and valorisation of phosphate beneficiation slime: A critical review. International Journal of Environmental Science and Technology, 20, 11763-11776. doi: 10.1007/ s13762-023-04901-0.
  6. Derhy, M., Taha, М., Hakkou, Y., & Boulif, M. (2020). Review of the main factors affecting the flotation of phosphate ores. Minerals, 10(12), article number 1109. doi: 10.3390/min10121109.
  7. Derqaoui, M., Aarab, I., Abidi, A., Yacoubi, A., El Amari, K., Etahiri, A., & Baçaoui, A. (2021). Review of the reagents used in the direct flotation of phosphate ores. Arabian Journal of Geosciences, 15, article number 49. doi: 10.1007/s12517-021-09293-4.
  8. Guo, J., Li, B., Peng, H., & Tao, C. (2024). Recovery of phosphors by beneficiation technology. Journal of Composites and Biodegradable Polymers, 12, 7-15. doi: 10.12974/2311-8717.2024.12.02.
  9. Kareeva, A., Bolysbek, A., Nazarbek, U., Abdurazova, P., & Raiymbekov, Y. (2023). Comprehensive study of physico-chemical properties of low-grade phosphate raw materials. Engineering Journal of Satbayev University, 145(1), 25-31. doi: 10.51301/ejsu.2023.i1.04.
  10. Mahmoud, A., Atrees, M.Sh., Mohamed, S.T., & Abdeldayem, S.M. (2024). Comparative study of phosphate concentrate from Abu Tartur phosphate rocks from the Egyptian Western Desert obtained from the froth flotation and hydrolytic operations. Bulletin of Faculty of Science, Zagazig University (BFSZU), 2, 24-33. doi: 10.21608/bfszu.2024.217480.1317.
  11. Oliinyk, T., Skliar, L., Kushniruk, N., Holiver, N., & Tora, B. (2023). Assessment of the efficiency of hematite quartzite enrichment technologies. Inżynieria Mineralna, 1(1(51)), 33-44. doi: 10.29227/IM-2023-01-04.
  12. Proidak, A., Gasyk, M., & Proidak, Yu. (2021). Research into phosphate mineral composition and waste phosphorite ore. Mining of Mineral Deposits, 15(1), 96-102. doi: 10.33271/mining15.01.096.
  13. Raiymbekov, Y., Abdurazova, P., & Nazarbek, U. (2023). Thermodynamic analysis of enrichment of lowgrade phosphate raw materials with organic acid. Mining Magazine of Kazakhstan, 5, 32-38. doi: 10.48498/ minmag.2023.2017.5.005.
  14. Raiymbekov, Y., Besterekov, U., & Abdurazova, P. (2020). Review of methods for enrichment of phosphate raw materials in the world. Bulletin of Karaganda University, 98(2), 92-96. doi: 10.31489/2020Ch2/92-96.
  15. Ryszko, U., Rusek, R., & Kołodyńska, D. (2023). Quality of phosphate rocks from various deposits used in wet phosphoric acid and P-fertilizer production. Materials, 16(2), article number 793. doi: 10.3390/ma16020793.
  16. Sajid, M., Bary, G., Asim, M., Ahmad, R., Ahamad, M.I., Alotaibi, H., Rehman, A., Khan, I., & Guoliang, Y. (2022). Synoptic view on P ore beneficiation techniques. Alexandria Engineering Journal, 61(4), 3069-3092. doi: 10.1016/j. aej.2021.08.039.
  17. Wang, B., Zhou, Z., Xu, D., Wu, J., Yang, X., Zhang, Z., & Yan, Z. (2022). A new enrichment method of medium-low grade phosphate ore with high silicon content. Minerals Engineering, 181, article number 107548. doi: 10.1016/j. mineng.2022.107548.
  18. Zdeshchyts, V., & Zdeshchyts, А. (2023). Measurement of magnetic susceptibility of substances in the conditions of distance education. Physical and Mathematical Education, 38(4), 36-41. doi: 10.31110/2413-1571-2023-0384-005.
  19. Zhang, X., Tao, Y., & Ma, F. (2022). Application of Falcon centrifuge in the separation of siliceous phosphate ore. Particulate Science and Technology, 40(8), 958-971. doi: 10.1080/02726351.2022.2027056.
  20. Zhantasov, K., Bazhirov, T., Kolesnikov, A., Toltebaeva, Z., & Bazhirov, N. (2024). Acid-free processing of phosphorite ore fines into composite fertilizers using the mechanochemical activation method. Composite Science, 8(5), article number 165. doi: 10.3390/jcs8050165.
Oliіnyk, T., & Skliar, L. (2025). Beneficiation of technogenic phosphorus-containing raw materials as a source of mineral fertilisers. Mining Journal of Kryvyi Rih National University, 59(1), 42-54. https://doi.org/10.31721/2306-5435-2025-1-42-54
uk